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EL COMPUTADOR Sus Partes Y Generaciones

Oscar Eduardo Torres Arévalo INFORMATICA I


GENERACIONES Y PARTES DEL COMPUTADOR

OSCAR EDUARDO TORRES AREVALO

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR LICENCIATURA EN LENGUA CASTELLANA E INGLES INFORMATICA I GRUPO 27 VALLEDUPAR 2013


Oscar Eduardo Torres

EL COMPUTADOR Es una máquina electrónica, humanamente programada, capaz de realizar a gran velocidad cálculos matemáticos y procesos lógicos. También es capaz de leer, almacenar, procesar y escribir información con mucha rapidez y exactitud. Una computadora no debe considerarse como una máquina capaz de realizar únicamente operaciones aritméticas, aunque éste fue su primera aplicación real, es capaz de realizar trabajos con símbolos, números, textos, imágenes, sonidos y otros, describiendo así el concepto de multimedia. En los sólo 50 años de vida de los computadores, los avances en su arquitectura y en la tecnología usada para implementarlos han permitido conseguir una evolución en su rendimiento sin precedentes en ningún otro campo de la ingeniería. Dentro de este progreso la tecnología ha mantenido un ritmo de crecimiento constante, mientras que la contribución de la arquitectura ha sido más variable. En los primeros años de los computadores (desde el 45 hasta el 70) la mejora provenía tanto de los avances tecnológicos como de innovaciones en el diseño. En una segunda etapa (aproximadamente de los 70 a mediados de los 80) el desarrollo de los computadores se debió principalmente al progreso en la tecnología de semiconductores, que obtuvo mejoras impresionantes en densidad, velocidad y disipación de potencia. Gracias a estos avances el número de transistores y la frecuencia de reloj se incrementaron en un orden de magnitud en la década de los 70 y en otro en la de los 80.


Posteriormente tanto la tecnología como la arquitectura tuvieron una influencia fundamental en dicha evolución, cuyo ritmo se ha acelerado actualmente. La gran velocidad de operación es la más brillante característica de la computadora. La velocidad de un computador se mide, en nuestros días, en nanosegundos y picosegundos, equivalentes a una mil millonésima y una billonésima parte de un segundo respectivamente. HISTORIA Las computadoras han ido evolucionando desde su creación pasando por diversas generaciones, desde 1940 hasta la actualidad, la historia de las computadoras ha pasado por cinco generaciones y la sexta que se viene integrada con microprocesadores Pentium. Estas se dividen habitualmente basándose en la tecnología empleada, aunque los límites entre una y otra son más bien difusos. Cada nueva generación se caracteriza por una mayor velocidad, mayor capacidad de memoria, menor consumo y menor tamaño que la generación anterior.


PRIMERA GENERACIÓN: LAS VÁLVULAS DE VACÍO (1946-1957)

En 1904, Fleming patenta la válvula de vacío diodo, con idea de utilizarla para mejorar las comunicaciones de radio. En 1906, Forest añade un tercer electrodo al flujo de corriente de control del diodo de Fleming, para crear la válvula de vacío de tres electrodos. Los computadores mecánicos tenían grandes dificultades para conseguir aumentar su velocidad de cálculo, debido a la inercia de los elementos móviles. Por ello el uso de válvulas de vacío supuso un gran paso adelante en el desarrollo de los computadores, tanto en velocidad como en fiabilidad, y dio lugar a lo que se conoce como Primera Generación de computadores.

Los primeros computadores comerciales de esta generación, que aparecieron en la década de los 50, fueron el UNIVAC I y II (Universal Automatic Computer), fabricados por Eckert y Mauchly y la serie 700 de IBM. En esta primera generación de computadores, las instrucciones se procesaban en serie: se buscaba la instrucción, se decodificaba y luego se ejecutaba. La velocidad típica de procesamiento que alcanzaron los computadores era aproximadamente 40.000 operaciones por segundo. Eran equipos de gran tamaño, escasa capacidad y difícil mantenimiento, que disipaban mucho calor. Los trabajos se realizaban en monoprogramación y no existía sistema operativo, por lo que los periféricos de entrada/salida dependían directamente del procesador. Se programaba en lenguaje máquina, lo que exigía programadores muy especializados.


SEGUNDA GENERACIÓN: LOS TRANSISTORES (1958-1963) La invención del transistor tuvo lugar en 1948 en los laboratorios Bell por W.B. Shockley, J. Bardeen y W.H. Brattain. Poco a poco la industria de semiconductores fue creciendo y los productos industriales y comerciales sustituían los dispositivos de válvulas de vacío por implementaciones basadas en semiconductores.

La nueva tecnología permite aumentar el rendimiento y la fiabilidad, y reducir de forma drástica el tamaño de los computadores, dando lugar a la Segunda Generación de computadores. La velocidad de ejecución de la CPU se incrementó enormemente, hasta alcanzar 200.000 operaciones por segundo. La disminución de tamaño de los módulos permitió introducir unidades lógicas y aritméticas y unidades de control más complejas.

El incremento de la complejidad de las unidades de control, permitió introducir una de las innovaciones arquitectónicas que posteriormente se ha utilizado en gran escala: la segmentación de operaciones. Con esta técnica, la decodificación de una instrucción se solapa con la búsqueda de la instrucción siguiente y con la ejecución de la anterior. Entre las innovaciones arquitectónicas más importantes de esta generación puede destacarse la utilización de memoria virtual, para facilitar la tarea del programador a la hora de escribir programas demasiado largos para residir completamente en memoria principal. Estos programas debían estar formados por varios segmentos que se cargaban alternativamente desde la memoria secundaria hasta la memoria principal, bajo la


supervisión del programa principal. La memoria virtual intentaba aliviar a los programadores de este peso, gestionando automáticamente los dos niveles de la jerarquía de memoria, formada por la memoria principal y la secundaria. El CDC 6600 diseñado por S. Cray de Control Data Corp. en 1964 fue el primer supercomputador comercial de éxito. Tenía arquitectura de carga almacenamiento y empleaba técnicas de segmentación, además de paralelismo a nivel de unidades funcionales, lo cual le permitía un rendimiento de 9MFLOPs, superior en un orden de magnitud al del 7094 de IBM.

TERCERA GENERACIÓN: LOS CIRCUITOS INTEGRADOS (1964-1971) Durante la generación anterior los equipos electrónicos estaban compuestos en su mayoría por componentes discretos -transistores, resistencias, condensadores, etc.- cada uno de los cuales se fabricaba separadamente y se soldaban o cableaban juntos en tarjetas de circuitos. Todo el proceso de fabricación resultaba caro y difícil, especialmente para la industria de computadores, que necesitaba colocar juntos cientos de miles de


transistores que había que soldar, lo cual dificultaba enormemente la fabricación de máquinas nuevas y potentes. Por eso, la invención del circuito integrado a finales de los 50 (J. Kilby de Texas Instruments construye el primero en 1958 y R. Noyce de Fairchild Semiconductor construye otro en 1959) fue la gran clave para el crecimiento de la industria de computadores, y suele tomarse como punto de inicio de la Tercera Generación de computadores. La introducción de circuitos integrados comerciales empezó en 1961 con componentes RTL (resistor-transistor logic), que fueron pronto sustituidos por componentes TTL (transistortransistor logic). Posteriormente pequeños grupos de dispositivos de tecnologías TTL SSI (Small Scale Integration) fueron reemplazados por dispositivos de tecnologías TTL MSI (Medium Scale Integration) y LSI (Large Scale Integration). Entre 1961 y 1971 los chips se fueron haciendo mayores y los transistores cada vez más pequeños, de modo que el número de transistores en un chip casi se duplicaba anualmente –esta predicción se ha denominado posteriormente “ley de Moore”. Así las funciones lógicas que podían realizar los circuitos también se habían complicado considerablemente. De esta forma era posible realizar módulos y unidades de control aún más complejas, sin que el precio de los circuitos se incrementase, y el tamaño de los computadores se redujo considerablemente, a la vez que aumentó su velocidad y disminuyó el consumo. Los computadores B2500 y B3500 de Burroughs usaron circuitos integrados y fueron construidos en 1968. Los CIs también disminuyeron el coste de los controladores de discos y de la electrónica para controlar los brazos, de forma que se podían incluir dentro de la caja del disco y ésta se podía sellar. Así surgieron los primeros discos que no eran extraíbles: en 1965 aparece el disco Winchester. Después, en 1970 aparecen los discos flexibles (floppy).


CUARTA GENERACIÓN: LOS MICROPROCESADORES (1971-1980) En 1970 tanto la industria de computadores como la de semiconductores habían madurado y prosperado y su unión permitió el desarrollo de la denominada Cuarta Generación de computadores: basados en microprocesador. Esta etapa viene caracterizada nuevamente por un avance tecnológico, como es el desarrollo de la técnica de integración LSI, que permite incluir hasta 100.000 transistores en un único chip. En 1973 se consiguen integrar 10.000 componentes en un chip de 1cm2.

El primer microprocesador, el 4004 de Intel, surge en 1971 ideado por T. Hoff y construido por F. Faggin. Era un procesador de 4 bits con 2300 transistores en tecnología de 8 micras. Fue fabricado en obleas de 2 pulgadas y empaquetado con 16 pines. Podía direccionar 8 Kbytes de ROM y 640 bytes de RAM. Un año después apareció el 8008, un procesador de 8 bits con 3500 transistores, que podía direccionar 16 Kbytes de memoria y trabajar a 0.5 MHz. Otro de los factores tecnológicos que permiten este abaratamiento de los computadores es la introducción de las memorias de semiconductores. Las memorias de ferritas se caracterizaban principalmente por ser voluminosas, caras y de lectura destructiva. Por eso, un gran avance fue la aplicación de la tecnología de CIs a la construcción de memorias. En el año 1970 Fairchild produjo la primera memoria de semiconductores de


una capacidad apreciable. Este primer chip era del mismo tamaño que un único núcleo de ferrita y podía contener 256 bits de memoria. La arquitectura de los primeros microprocesadores fue una adaptación de las ideas usadas con anterioridad en los minicomputadores y los mainframes. Las compañías incorporaban estas ideas en los microprocesadores tan pronto como la rápida evolución de las capacidades dadas por la tecnología y el coste lo permitía. Por eso esta generación se caracteriza principalmente por las mejoras en la tecnología de circuitos integrados, que los microprocesadores aprovechan más que otros computadores debido a su mayor integración, y no tanto por las mejoras arquitectónicas. La disminución del coste de los CIs conduce a un gran abaratamiento de los computadores, lo cual permite la fabricación de los primeros computadores personales. En 1975 apareció el primer sistema de computador popular basado en microprocesador: el MITS Altair 8800. Estaba basado en el Intel 8080, un microprocesador de 8 bits que trabaja a 2 MHz introducido en 1974. El Apple II se introdujo en 1977, basado en el MC6502, junto con un terminal CRT, un teclado y una disquetera. Fue el primer computador personal con gráficos en color.


QUINTA GENERACIÓN: DISEÑO VLSI 1981-PRESENTE

Año tras año el precio de los computadores disminuye forma drástica, mientras las prestaciones y la capacidad de estos sistemas siguen creciendo. El incremento de la densidad de integración ha permitido pasar de circuitos con unos pocos miles de transistores a principios de los años 70 a varios millones en la actualidad. Por ello podemos afirmar que la aparición de la tecnología VLSI a principios de los 80 puede considerarse como el origen de la Quinta Generación, que se caracteriza fundamentalmente por la proliferación de sistemas basados en microprocesadores. Su objetivo era el desarrollo de una nueva clase de computadoras que utilizarían técnicas y tecnologías de inteligencia artificial tanto en el plano del hardware como el software, usando el lenguaje PROLOG al nivel del lenguaje de máquina y serían capaces de resolver problemas complejos, como la traducción automática de una lengua natural a otra. Como unidad de medida del rendimiento y prestaciones de estas computadoras se empleaba la cantidad de LIPS (Logical Inferences Per Second) capaz de realizar durante la ejecución de las distintas tareas programadas. Paralelamente al incremento de la densidad de integración, ha aumentado notablemente la capacidad de los sistemas de almacenamiento, y ha disminuido su coste. Hasta 1990 la


capacidad de almacenamiento de los discos se incrementaba en un 30% anual. Recientemente, la densidad de integración se ha aumentado en más del 100% anual, aunque como en el caso de las memorias, el tiempo de acceso sólo se reduce por un factor de un tercio cada diez años. En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras. Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se perfilan dos líderes que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados. Japón lanzó en 1983 el llamado "programa de la quinta generación de computadoras", con los objetivos explícitos de producir máquinas con innovaciones reales en los criterios mencionados. Y en los Estados Unidos ya está en actividad un programa en desarrollo que persigue objetivos semejantes, que pueden resumirse de la siguiente manera:   

Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC. Se desarrollan las supercomputadoras. Inteligencia artificial: La inteligencia artificial es el campo de estudio que trata de aplicar los procesos del pensamiento humano usados en la solución de problemas a la computadora. Robótica: La robótica es el arte y ciencia de la creación y empleo de robots. Un robot es un sistema de computación híbrido independiente que realiza actividades físicas y de cálculo. Están siendo diseñados con inteligencia artificial, para que puedan responder de manera más efectiva a situaciones no estructuradas. Sistemas expertos: Un sistema experto es una aplicación de inteligencia artificial que usa una base de conocimiento de la experiencia humana para ayudar a la resolución de problemas. Redes de comunicaciones: Los canales de comunicaciones que interconectan terminales y computadoras se conocen como redes de comunicaciones; todo el "hardware" que soporta las interconexiones y todo el "software" que administra la transmisión.


PARTES DEL COMPUTADOR HARDWARE Es un término proveniente del inglés definido por la RAE como el conjunto de elementos materiales que conforman una computadora, sin embargo, es usual que sea utilizado en una forma más amplia, generalmente para describir componentes físicos de una tecnología, así el hardware puede ser de un equipo militar importante, un equipo electrónico, un equipo informático o un robot. En informática también se aplica a los periféricos de una computadora tales como el disco duro, CD-ROM, disquetera (floppy). En dicho conjunto se incluyen los dispositivos electrónicos y electromecánicos, circuitos, cables, armarios o cajas, periféricos de todo tipo y cualquier otro elemento físico involucrado.


Tipos de Hardware 1. Hardware de un Servidor: Se clasifica generalmente en básico y complementario, entendiendo por básico todo aquel dispositivo necesario para iniciar el funcionamiento de la computadora, y el complementario, como su nombre indica, sirve para realizar funciones específicas (más allá de las básicas) no estrictamente necesarias para el funcionamiento de la computadora.

2. Periféricos de entrada (E)

Son los que permiten al usuario que ingrese información desde el exterior. Entre ellos podemos encontrar: teclado, mouse o ratón, escáner, SAI (Sistema de Alimentación Ininterrumpida), micrófono, cámara web , lectores de código de barras, Joystick, etc. Ratón o Mouse: Es un dispositivo empleado para señalar en la pantalla objetos u opciones a elegir; desplazándose sobre una superficie según el movimiento de la mano del usuario. Normalmente se utilizan dos botones del ratón, el principal y el secundario que corresponden con el botón izquierdo y derecho respectivamente. Si eres zurdo puedes cambiar esta configuración en Configuración, Panel de Control, icono Mouse y activar la casilla "Zurdo". Con el botón principal se realizan las operaciones más usuales como hacer clic, doble clic y arrastrar. Mientras que con el botón secundario normalmente aparece el menú contextual.


Teclado: Es el periférico de entrada por excelencia, introduce texto escrito en la computadora. Este dispositivo ha ido evolucionando con la incorporación de teclas y nuevas funciones, pulsando las mismas se introducen números, letras u otros caracteres, también se puede realizar determinadas funciones al combinar varias de ellas.

3. Periféricos de salida (S)

Son los que muestran al usuario el resultado de las operaciones realizadas por el PC. En este grupo podemos encontrar: monitor, impresora, altavoces, etc. Monitor: es el dispositivo en el que se muestran las imágenes generadas por el adaptador de vídeo del ordenador o computadora. El término monitor se refiere normalmente a la pantalla de vídeo y su carcasa.

Impresora: periférico para ordenador o computadora que traslada el texto o la imagen generada por computadora a papel u otro medio, como transparencias o diversos tipos de fibras. Las impresoras se pueden dividir en categorías siguiendo diversos criterios.


4. Unidad Central de Procesamiento: CPU

Es el componente que interpreta instrucciones y procesa datos. Es el elemento fundamental, el cerebro de la computadora. Su papel sería equiparable al de un director de orquesta, cuyo cometido es que el resto de componentes funcionen correctamente y de manera coordinada. Las unidades centrales de proceso no sólo están presentes en los ordenadores personales, sino en todo tipo de dispositivos que incorporan una cierta "inteligencia" electrónica como pueden ser: televisores, automóviles, calculadores, aviones, teléfonos móviles, juguetes y muchos más. Dos componentes típicos de una CPU son 1. La unidad de lógica/aritmética (ALU), que realiza operaciones aritméticas y lógicas. 2. La unidad de control (CU), que extrae instrucciones de la memoria, las descifra y ejecuta, llamando a la ALU cuando es necesario.


5. Unidades de Almacenamiento: Estas unidades se encargan de guardar los datos que se producen durante el funcionamiento del procesador para un posterior uso, o simplemente para guardar determinados datos como, fotografías, documentos, etc. De manera que podemos decir que los datos en una computadora se guardan en las unidades de almacenamiento de forma permanente o temporal. Estas unidades se clasifican en: Unidades de almacenamiento primario: incluye la memoria de acceso aleatorio (RAM), la cual se compone de uno o más chips y se utiliza como memoria de trabajo para programas y datos. Es un tipo de memoria temporal que pierde sus datos cuando se queda sin energía; y la memoria de solo lectura (ROM), la cual está destinada a ser leída y no destructible, es decir, que no se puede escribir sobre ella y que conserva intacta la información almacenada.

Unidades de almacenamiento secundario: Tenemos el disco duro, el cual es el dispositivo encargado de almacenar información de forma permanente en una computadora; los discos compactos o CD, que son un soporte digital óptico utilizado para almacenar cualquier tipo de información; los DVD o disco de video digital, los cuales son un formato de almacenamiento óptico que puede ser usado para guardar datos,


incluyendo películas con alta calidad de vídeo y audio; y los dispositivos de almacenamiento extraíbles.

SOFTWARE Es el conjunto de órdenes lógicas empleadas por una computadora para controlar la entrada y salida de datos, realizar cálculos entre otras cosas. A los paquetes de software se les denomina paquetes o programas, y cada uno de estos tienen una aplicación determinada Básicamente, el software es un plan de funcionamiento para un tipo especial de máquina, una máquina ``virtual'' o ``abstracta''. Una vez escrito mediante algún lenguaje de programación, este hace funcionar en ordenadores, que temporalmente se convierten en esa máquina para la que el programa sirve de plan, de igual manera permite la relación entre el ser humano y a la máquina y


también a las máquinas entre sí. Sin ese conjunto de instrucciones programadas, los ordenadores serían objetos inertes, como cajas de zapatos, sin capacidad siquiera para mostrar algo en la pantalla. Clasificaciones del Software

 Sistemas Operativos 

Software de Uso General

 Lenguajes de Programación

Sistema Operativo Es aquel que controla y administra el computador, tiene tres grandes funciones: Coordina y manipula el hardware de la computadora, como la memoria, las impresoras, las unidades de disco, el teclado o el mouse. Y Organiza los archivos en diversos dispositivos de almacenamiento, como discos flexibles, discos duros, discos compactos o cintas magnéticas, y gestiona los errores de hardware y la pérdida de datos. Software de Uso General El software de uso general son aquellos que permiten resolver problemas muy variados del mismo tipo, de muy diferentes empresas o personas, con adaptaciones realizadas por un usuario, ejemplos: procesadores de texto, manejadores de bases de datos, hojas de cálculo, etc. El software para uso general ofrece la estructura para un gran número de aplicaciones empresariales, científicas y personales. El software de hoja de cálculo, de diseño asistido por computadoras (CAD), de procesamiento de texto, de manejo de Bases de Datos, pertenece a esta categoría. La mayoría de software para uso general se vende como paquete; es decir, con software y documentación orientada al usuario (manual de referencia, plantillas de teclado, etc. Lenguajes de Programación Constituyen el software empleado par a desarrollar sistemas operativos, o las aplicaciones de carácter general , mediante los programas se indica a la computadora que tarea debe realizar y cómo efectuarla, pero para ello es preciso introducir estas órdenes en un lenguaje que el sistema pueda entender.


BIBLIOGRAFIA 

http://www.dacya.ucm.es/hidalgo/estructura/historia.pdf

http://archivo.ucr.ac.cr/docum/tesis3.pdf

http://www.tdx.cat/bitstream/handle/10803/10768/Alfageme2de3.pdf;jsessionid =D2623B07C8A236CBF42A3DB054224ACB.tdx2?sequence=2

http://es.wikipedia.org/wiki/Quinta_generaci%C3%B3n_de_computadoras


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